Номер 123, страница 26 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Инерциальные системы отсчёта. Первый закон Ньютона. Законы движения и взаимодействия тел - номер 123, страница 26.

123. На полу вагона лежит мяч. Поезд трогается, мяч при этом начинает катиться по полу вагона. Укажите тело отсчёта, относительно которого верен закон инерции, и тело отсчёта, относительно которого этот закон не выполняется.

Решение

Закон инерции (первый закон Ньютона) справедлив только в инерциальных системах отсчёта (ИСО). Инерциальными называют системы отсчёта, которые находятся в состоянии покоя или движутся прямолинейно и равномерно. Системы отсчёта, которые движутся с ускорением относительно ИСО, называются неинерциальными, и в них закон инерции не выполняется.

Тело отсчёта, относительно которого закон инерции не выполняется:

Поезд трогается, то есть начинает движение с ускорением. Система отсчёта, связанная с вагоном, движется ускоренно, а значит, является неинерциальной. Для наблюдателя, находящегося в вагоне, мяч, который находился в покое, без видимой причины (без действия на него силы в горизонтальном направлении) начинает катиться, то есть двигаться с ускорением. Это противоречит закону инерции. Таким образом, система отсчёта, в которой закон инерции не выполняется, — это вагон поезда.

Тело отсчёта, относительно которого верен закон инерции:

Систему отсчёта, связанную с Землёй (например, с железнодорожной платформой), можно считать инерциальной. Для наблюдателя на платформе мяч, находившийся в покое, стремится сохранить это состояние покоя по инерции. Когда поезд трогается, пол вагона начинает двигаться относительно мяча, а мяч (если пренебречь силой трения) остаётся на месте относительно Земли. Его состояние изменяется только под действием реальных сил (например, силы трения), что полностью соответствует закону инерции. Таким образом, система отсчёта, в которой верен закон инерции, — это Земля.

Ответ: закон инерции верен относительно Земли; закон инерции не выполняется относительно вагона поезда.